Čo je to polovodič? odpor polovodičového

Čo je polovodičový materiál? Aké sú jeho funkcie? Čo je fyzika polovodičov? Ako oni sú postavené? Aký je vodivosť polovodičov? Aké sú fyzikálne vlastnosti sú držiteľmi?

Čo sa nazýva polovodiče?

To sa týka kryštalických materiálov, ktoré nemajú viesť elektrinu tak dobre, rovnako ako kovy. Zatiaľ toto číslo je lepší, ako sú izolátory. Tieto vlastnosti sú vzhľadom k počtu mobilných operátorov. Ak vezmeme do úvahy, všeobecne existuje silný vzťah k jadrám. Avšak, keď sú podávané vo vodiči niekoľkých atómy, ako je napríklad, antimónu, ktorá má prebytok elektrónov, budú opravené táto poloha. Pri použití india pripravené prvky s kladným nábojom. Všetky tieto vlastnosti sú široko používané v tranzistory - špeciálne zariadenie, ktoré môžu zvyšovať, blokových alebo prejsť prúd iba v jednom smere. Ak vezmeme do úvahy NPN typ prvku, môže byť značne pozorovať posilňuje úlohu, ktorá je zvlášť dôležité v prenose slabých signálov.

Konštrukčné prvky, ktoré majú elektricky polovodiče

Vodiče majú veľa voľných elektrónov. Izolátory oni boli ťažko vlastniť. Polovodiče a tiež obsahujú určité množstvo voľných elektrónov a prechádza s kladným nábojom, ktoré sú pripravené prijať uvoľnených častíc. A čo je najdôležitejšie - to všetko vykonané elektrický prúd. Považované za skôr NPN tranzistor typu - nie je možné jediný polovodičový prvok. Takže existuje viac PNP tranzistorov a diód.

Ak budeme hovoriť o poslednej krátky, to je prvok, ktorý môže prenášať signál len v jednom smere. Tiež dióda možno previesť AC na DC. Aký je mechanizmus tejto transformácie? A prečo sa pohybuje iba v jednom smere? Bez ohľadu na to, kde je prúd, elektróny a diery môžu alebo rozptýli, alebo ísť dopredu. V prvom prípade v dôsledku zvýšenej dodávky vzdialenosť krmivo je prerušený, a preto sú prenášané dopravcom záporné napätie iba v jednom smere, to znamená, že vodivosť polovodičov je jednostranné. Koniec koncov, prúd môže byť prenášaný len v prípade, tvoriace častice sú blízko. A to je možné iba v prípade, že dodávka prúdu na jednej strane. Jedná sa o typy polovodičov existujú a sú používané v súčasnej dobe.

pásová štruktúra

Elektrické a optické vlastnosti vodičov spojených s tým, že pri plnení energetickej hladiny elektrónov sú oddelené z možných stavov bandgap. Aké sú jej vlastnosti? Skutočnosť, že neexistujú žiadne limity bandgap energie. S nečistotami a štruktúrnych defektov môže byť zmenená. Vyššia full band sa nazýva valenčné. Nasledovať uznesenie, ale prázdne. To sa nazýva vedenie band. Fyzika polovodičov - veľmi zaujímavé témy, a v rámci predmetu je dobre pokrytá.

stav elektrónov

Používa pojmy ako je množstvo povolené pásmo a kvázi-hybnosti. Štruktúra je určená prvá disperzia. Hovorí, že na ňu má vplyv na energetickú závislosť quasimomentum. Teda, v prípade, že valencie pás úplne zaplnený elektróny (ktoré nesú náboj v polovodiči), môžeme povedať, že neexistujú žiadne elementárne excitácia. Ak z nejakého dôvodu, že častice nie sú, to znamená, že je pozitívne nabitý kvazičásticových - prejsť alebo palice. Sú to nosiče náboja v polovodičoch vo valenčním pásu.

degenerovaný zóna

Skupiny valencie v typickom vodičom šesťnásobne degenerované. To je bez interakcie spin-orbitálnej a len vtedy, keď kryštál hybnosť je nulová. To môže byť štepená za rovnaké podmienky pre dvojnásobne a štvornásobne degenerované pásma. Rozstup energie medzi nimi sa nazýva energia spin-orbitálnej delenie.

Nečistoty a závady v polovodičoch

Môžu byť elektricky neaktívne alebo aktívne. Použitie prvá vám umožní získať v polovodičoch kladný alebo záporný náboj, ktorý môže byť kompenzované vznikom diery vo valenčním pásu alebo elektrónu v pásme vodivosti. Neaktívne nečistoty sú neutrálne, a majú relatívne malý vplyv na elektronických vlastností. Okrem toho môže byť často dôležité je mocnosťou, ktoré majú atómy, ktoré sa zúčastňujú procesu prenosu náboja, a štruktúra kryštálovej mriežky.

V závislosti od typu a množstva nečistôt, sa môže meniť a pomer medzi počtom dier a elektrónov. Z tohto dôvodu, polovodičové materiály by mali byť vždy starostlivo vybrané tak, aby sa dosiahol požadovaný výsledok. Toto predchádza veľké množstvo výpočtov a následne experimentov. Častice, že väčšina tzv majoritných nosičov, sú v menšine.

Dávkované privádzanie nečistôt do polovodičového zariadenia umožňuje na získanie požadovaných vlastností. Defekty v polovodičoch môžu byť tiež neaktívne alebo aktívne elektrický stav. tu Dôležité je dislokácie, intersticiálna atóm a voľné miesto. Tekuté a nekryštalické vodiče reagovať nečistôt inak ako kryštalickej. Nedostatok tuhú konštrukciu nakoniec za následok to, čo pohyboval atóm získava iný valenciu. To sa bude líšiť od tej, s ktorou bol pôvodne napĺňa svoje väzby. Atóm sa stane nerentabilné dať alebo pripojiť elektrón. V takom prípade, že sa stane neaktívne, a preto, nečistota polovodiče majú väčšiu pravdepodobnosť zlyhania. To vedie k tomu, že nie je možné zmeniť typ vodivosti cez dopingu a pre vytvorenie, napríklad, p-n-spojenie.

Niektoré amorfné polovodiče môžu zmeniť ich elektronických vlastností pod vplyvom dopingu. Ale zaobchádza s nimi v oveľa menšej miere, než kryštalické. Citlivosť na doping amorfné prvky možno zlepšiť spracovaním. Nakoniec je potrebné uviesť, že vzhľadom na dlhé a tvrdej práce nečistôt polovodičov však uvádza rad charakteristík s dobrými výsledkami.

Štatistiky elektrónov v polovodiči

Keď je termodynamická rovnováha, počet otvorov a elektrónov je určený výhradne teplotou parametrov pásma štruktúra a koncentrácie elektricky aktívnych prímesí. Pri výpočte pomeru, predpokladá sa, že niektoré častice budú v pásme vodivosti (v akceptorové alebo donorové úrovni). Je tiež vziať do úvahy skutočnosť, že časť môže opustiť územie Valence, a sú vytvorené medzery.

vodivosť

V polovodičoch, okrem elektróny sú nosiče náboja môžu vykonávať aj ióny. Ale ich elektrická vodivosť vo väčšine prípadov zanedbateľný. Jediný iónové superprovodniki môže spôsobiť výnimku. Polovodiče sú tri hlavné prenos elektrónov mechanizmus:

1. Hlavný zóna. V tomto prípade sú elektróny v pohybe v dôsledku zmeny jeho energia v povolenej oblasti.
2. Poskakovanie dopravu lokalizovaných stavov.
3. Polaronu.

exciton

Otvor a elektrón môžu tvoriť viazanom stave. Nazýva sa Wannierův-Mott. V tomto prípade sa energia fotónu, čo zodpovedá absorpčnú hranu padá na veľkosti rozlíšenie spojky. S dostatočnou intenzitou svetla v polovodičoch môžu tvoriť veľké množstvo excitonů. S zvýšenie ich koncentrácie kondenzátu a kvapalné formy elektrón-diera.

povrch polovodiče

Tieto slová naznačujú niekoľko atómových vrstiev, ktoré sú umiestnené v blízkosti hranice zariadení. Povrchové vlastnosti, odlišné od objemu. Prítomnosť týchto vrstiev prestávky symetria Translational kryštálu. To vedie k tzv povrchových stavov a polaritony. Rozvíjanie téme druhom prípade by malo byť viac povedať aj o rotáciu a vibračných vĺn. Vzhľadom k svojej chemickej aktivity skrýva mikroskopické povrchovej vrstvy mimo molekúl alebo atómov, ktoré boli adsorbované z okolitého prostredia. Oni tiež určujú vlastnosti niekoľkých atómových vrstiev. Našťastie vytvorenie ultra-vysoké vákuové techniky, v ktorom sú polovodičové prvky, umožňuje získať a udržať po dobu niekoľkých hodín, čistý povrch, ktorý priaznivo ovplyvňuje kvalitu výrobkov.

Semiconductor. Teplota má vplyv na odolnosť

Keď teplota kovu sa zvyšuje, a zvyšuje ich odolnosť. S polovodičov, opak je pravdou - za rovnakých podmienok, túto možnosť budú klesať. Bodom tu je, že elektrická vodivosť v akomkoľvek materiáli (a tento údaj nepriamo úmerné odporu) závisí od toho, či je nabíjací prúd nosiče sú, na rýchlosti pohybu v elektrickom poli, a ich počet v jednotkovom objeme materiálu.

Polovodičové telesá sa zvyšuje, ako sa teplota zvyšuje koncentráciu častíc, čím sa zvýši tepelnú vodivosť a odpor klesá. Môžete to skontrolovať v prítomnosti jednoduchú inštaláciu mladý fyzik a potrebného materiálu - kremíka alebo germánia, tiež môžu byť prijaté, a vyrobené z polovodiče ne. Zvýšenie teploty zníži ich odolnosť. Ak to chcete overiť, je potrebné, aby zásobili meracích prístrojov, ktoré budú vidieť všetky zmeny. To je všeobecne prípad. Pozrime sa na niekoľko konkrétnych prevedení.

Odolnosť a elektrostatické ionizácie

To je vzhľadom k tunelovanie elektrónov prechádzajúcich veľmi úzkom bariérou, ktorá poskytuje približne jednu stotinu mikrometer. Rozkladá sa medzi hranami energetických pásom. Jeho vzhľad je možné len pri ohýbaní energie kapely, ktorá sa vyskytuje len pod vplyvom silného elektrického poľa. Potom, čo dôjde k tunelovanie (to je quantum mechanický účinok), elektróny prechádzajú potenciálny bariéra je úzka, a nemení svoju energiu. To so sebou nesie zvýšenie koncentrácie nosičov náboja, a v oboch zónach: vodivosť a valencie. V prípade, že proces je vytvoriť elektrostatické ionizácie, môže existovať rozpis polovodičového tunela. Počas tohto procesu sa zmení odpor polovodiče. Je reverzibilné, a akonáhle je elektrické pole je vypnuté, všetky procesy sú obnovené.

ionizácie rezistencie a dopad

V tomto prípade sú otvory a elektróny sú urýchlené do testované voľnej dráhy pod vplyvom silného elektrického poľa s hodnotami, ktoré prispievajú k ionizácii atómov a pretrhnutiu jednej z kovalentných väzieb (primárny alebo nečistota atóm). ionizácie dopad nastane ako lavína a lavínové násobenie nosičov náboja. Takto novo vytvorené diery a elektróny urýchľované elektrickým prúdom. Aktuálna hodnota v konečnom dôsledku sa násobí koeficientom nárazové ionizácie, čo je počet párov elektrón-diera, ktoré sú vytvorené na jednom z úseku nosiča náboja cesty. Vývoj tohto procesu nakoniec vedie k poruche polovodičové lavíny. Odpor polovodičov sa tiež mení, ale, ako je tomu v prípade poruchy tunela, reverzibilné.

Využitie polovodičov v praxi

Konkrétne význam týchto prvkov by malo byť poznamenané, v oblasti výpočtovej techniky. Takmer nie je pochýb o tom, že by ste nemal mať záujem na otázku, čo je polovodiče, ak nie túžba nezávisle zdvihnúť predmet s ich použitím. Je nemožné si predstaviť prácu moderných chladničiek, televízorov, počítačových monitorov, bez polovodičov. Nezaobíde bez nich, a pokročilé automobilovej inžinierstva. Používajú sa tiež v leteckej a kozmickej techniky. Pochopiť, čo polovodiče sú, ako dôležité sú? Samozrejme, nemôžeme povedať, že je to len základné prvky našej civilizácie, ale tiež podceňovať nich nestojí.

Využitie polovodičov v praxi, vzhľadom k väčšiemu množstvu faktorov, medzi nimi aj rozšírené materiálov, z ktorých sú vyrobené, a jednoduchosť spracovania a na získanie požadovaného výsledku, a iných technických vlastností, ktoré robia výber vedcov, ktorí pracovali na elektronické zariadenie, je zastavila.

záver

Skúmali sme podrobne čo polovodiče, ako pracujú. Základom ich odolnosti položený komplexné fyzikálne a chemické procesy. A môžete si všimnúť, že fakty nedávajú, ako je popísané v článku plne pochopiť, že takéto polovodiče, z toho prostého dôvodu, že veda nie je ani študoval zvláštnosti svojej práce až do konca. Ale vieme, že ich základné vlastnosti a charakteristiky, ktoré nám umožňujú dať ich do praxe. Preto môžete hľadať materiálov a polovodičov experimentovať s nimi, byť opatrný. Kto vie, možno budete spánok skvelý výskumník ?!